Akustyka wnętrz Czas pogłosu Czas pogłosu jest najstarszą i najbardziej znaną wielkością służącą do oceny akustyki pomieszczenia. Podawany jest w sekundach i definiowany jako okres czasu, w jakim, natężenie dźwięku, od momentu wyłączenia jego źródła, ulega redukcjii o 60 db.. L wywołany hałas źródło dźwięku zostaje wyłączone 30 db T 60 = T 30 2 Absorpcja dźwięku Absorpcja dźwięku opisuje redukcję energii dźwięku. Tak zwany stopień absorpcji dźwięku definiuje stosunek odbijanej i absorbowanej energii dźwięku. Wartość 0 odpowiada tutaj pełnemu odbiciu dźwięku wartość 1 oznacza natomiast pełną absorpcję. Jeśli pomnożymy stopień absorpcji dźwięku przez 100, otrzymamy wówczas absorpcję dźwięku w procentach. α = 0,65 oznacza α = 0,65 x 100 % = 65 % absorpcja dźwięku (pozostałe 35% stanowi odbicie dźwięku) szum tła T 30 t [s] stopien absorpcji np. 0,75 absorpcja np. 75 % Czas pogłosu i ekwiwalentna powierzchnia absorpcji dźwięku T = 0,163 V A czas pogłosu= 0,163 objętość pomieszczenia ekwiwalentna powierzchnia absorpcji dźwięku odbicie np. 25 % A = α podłoga powierzchnia podłoga + α ściany powierzchnia ściany + α sufit powierzchnia sufit +absorpcja elem. wyposażenia A...ekwiwalentna powierzchnia absorpcji dźwięku A to całkowita absorpcja dźwięku danego pomieszczenia Już w 1920 roku opublikowano artykuł autorstwa W.C. Sabine o fundamentalnym związku pomiędzy czasem pogłosu, objętością pomieszczenia i absorpcją dźwięku. Mimo, że w międzyczasie powstały kompleksowe programy do symulacji zjawisk akustycznych, w praktyce, planując pomieszczenia pod względem akustycznym, nadal stosuje się to proste równanie. Stopień absorpcji dźwięku α s Stopień absorpcji dźwięku α s określa właściwości absorpcyjne danego materiału. Określenie stopnia absorpcji dźwięku odbywa się w tzw. komorze pogłosowej, zgodnie z EN ISO 354. Na zakończenie pomiarów dla 18 różnych częstotliwości między 100 Hz a 5000 Hz otrzymuje się jedną liczbę między 1 (całkowita absorpcja) a 0 (brak absorpcji lub całkowite odbicie). Przy obliczeniach akustycznych stosuje się jednak najczęściej tylko stopnie absorpcji dla 6 wartości oktaw (125 Hz, 250 Hz, 500 Hz, 1000 Hz, 2000 Hz i 4000 Hz). Równanie: Podstawę stanowi rozproszone pole akustyczne, tzn. równomiernie rozłożona absorpcja dźwięku w pomieszczeniu zbliżonym do sześcianu o objętości mniejszej niż 2000 m 3.
2. Stosowanie danej jednoliczbowej absorpcji dźwięku Stosowanie danej jednoliczbowej (np. α w.=0,70) daje następujące korzyści: 1. ułatwienie porównania produktów i wyboru produktów o podobnych właściwościach 2. możliwość zaklasyfikowania produktów do określonych klas absorpcji dźwięku Posługiwanie się daną jednoliczbową niesie z sobą jednak również pewne minusy: 1. Mimo że w pomiarze laboratoryjnym uzyskuje się 18 wartości absorpcji, przy wyborze zdajemy się na daną jednoliczbową absorpcji dźwięku, np. α w. 2. W poszukiwaniu określonego rozwiązania produktowego bardzo często szuka się produktów o najwyższych wartościach absorpcji dźwięku (np. klasa absorpcji A) nie uwzględniając faktu, że może to spowodować akustyczne przetłumienie danego pomieszczenia. Próby przeprowadzane w praktyce wykazują, że produkt, posiadający wartość absorpcji 0,90, pozwala uzyskać niewiele lepszy czas pogłosu niż produkt o absorpcji równej α w = 0,70! 2.2 Noise Reduction Coefficient NRC Amerykańska norma ASTM C 423 zawiera jednak dodatkowo określenie danej jednoliczbowej. Wartość jednoliczbowa NRC uzyskiwana jest tutaj w następujący sposób: NRC = α 250Hz + α 500Hz + α 1000Hz + α 2000Hz 4 Końcowy wynik zaokrąglany jest do 0,05. Przykład: 0,39 + 0,58 + 0,73 + 0,61 NRC = 4 = 0,58 NRC = 0,60 Redukcja hałasu (hale produkcyjne, warsztaty) Poniżej przedstawimy dwie najbardziej znane i powszechne wartości liczbowe: 2.1 Szacowany stopień absorpcji dźwięku α w Międzynarodowa norma ISO 354 nie podaje danej jednoliczbowej na podstawie 18 poszczególnych czętotliwości. Dla uzyskania danej jednoliczbowej stosowana jest norma EN 11654. Szacowany stopień absorpcji dźwięku α w uzyskiwany jest zgodnie ze ściśle określoną procedurą szacunkową i odpowiada wartości przesuniętej krzywej odniesienia dla 500Hz Załącznik B normy EN 11654 zawiera dodatkowo przyporządkowanie danych jednoliczbowych α w do poszczególnych klas absorpcji. Klasa absorpcji α w -Wartość [-] A 0,90; 0,95; 1,00 B 0,80; 0,85 C 0,60; 0,65; 0,70; 0,75 D 0,30; 0,35; 0,40; 0,45; 0,50; 0,55 E 0,15; 0,20; 0,25 nie klasyfikowane 0,00; 0,05; 0,10 Średni poziom hałasu w pomieszczeniu zależy od źródła hałasu i absorpcji danego pomieszczenia. Zwiększenie absorpcji powoduje zmniejszenie poziomu hałasu w praktyce o ok. 3 do 10 db. Pomóc może tylko podwojenie absorpcji Tylko podwojenie istniejącej absorpcji prowadzi do wyraźnie odczuwalnej poprawy (-3dB). Poprawa z 20% na 40% czy z 40% na 80% jest więc sensowna, podczas gdy poprawa z 70% na 80% niewiele daje.
Komfort akustyczny (biura, sklepy, lokale) Stanowiska biurowe wydzielone ściankami działowymi do połowy wysokości pomieszczenia Jeśli tego typu ścianki zastosujemy w połączeniu z sufitem odbijającym dźwięk, to rozwiązanie takie pod względem akustycznym będzie nieefektywne, uzyskamy jedynie przegrodę optyczną. Natomiast zastosowanie sufitu pochłaniającego dźwięk będzie uzupełnieniem przegród i pozwoli odseparować stanowiska pod względem akustycznym. O komforcie akustycznym można mówić wówczas, gdy odgłosy z otoczenia zostaną maksymalnie zredukowane, a mowa będzie przy niewielkiej odległości optymalnie zrozumiała. Stan taki można osiągnąć tylko przy odpowiedniej regulacji hałasu i pogłosu. Planowanie pomieszczeń pod względem akustyki z pomocą normy DIN 18041: Jako pomoc przy planowaniu pomieszczeń pod względem akustyki służy od maja 2004 odpowiednio zmodyfikowana norma DIN 18041 Słyszalność w pomieszczeniach małych i średniej wielkości. Poniższe kompaktowe zestawienie służy lepszemu zrozumieniu struktury normy DIN 18041. Norma ta odnosi się w głównej mierze do pomieszczeń wymienionych pod hasłem najważniejsze w punkcie 1 i punkcie 2. Zestawienie kompaktowe DIN 18041 Słyszalność w pomieszczeniach małych i średniej wielkości architekci inwestorzy budowlani partner do rozmowy projektanci budów projektanci specjalistyczni/akustycy 1. zapewnienie słyszalności dla właściwej komunikacji 2. ustalenie wymagań akustycznych oraz zasad obowiązujących przy planowaniu i środków jakie należy zastosować cele 3. uwzględnienie osób z ograniczoną zdolnością słyszenia obszary zastosowania najważniejsze mniej ważne 1 małe i średniej wielkości pomieszczenia V = 5000 m 3 2 3 szczególne pomieszczenia maks. objętość V = 30000 m 3 sale do prezentacji muzyki pomieszczenia wykorzystywane do różnych celów pomieszczenia mające spełnić szczególne wymagania teatry sale koncertowe kina pomieszczenia sakralne studia nagrań sale sportowe i pływalnie bez trybun dla publiczności maks. objętość V = 8500 m 3
Akustyka wnętrz Najważniejsze pomieszczenia dzieli się ostatecznie w następujący sposób: Zestawienia kompaktowe DIN 18041 Słyszalność w pomieszczeniach małych i średniej wielkości podział pomieszczenia grupy A słyszalność przy średnim i większym dystansie pomieszczenia grupy B słyszalność przy niewielkich dystansach muzyka mowa nauka sport 1 sport 2 szkolne sale muzyczne, w których używa się instrumentów i śpiewa sale koncertowe sale sądowe i sale obrad sale konferencyjne sale, w kt. odbywają się próby w szkołach muzycznych itp. sale sportowe i pływalnie z trybunami dla publiczności sale lekcyjne z wyjątkiem muzycznych, sale wykładowe sale muzyczne, w których korzysta się z prezentacji audiowizualnych sale grupowe w przedszkolach, domach spokojnej starości sale seminaryjne sale wykładowe pomieszczenia do Tele-Teaching sale narad i konferencyjne sale do prezentacji wyłącznie elektroakustycznych (np. małe teatry rewiowe) sale sportowe i baseny bez trybun dla publiczności, jedna grupa z jednym instruktorem hale sportowe i baseny, bez trybun dla publiczności, więcej grup z instruktorami biura, w których pracują jedna lub kilka osób, biura wielkopowierzchniowe Call-Center sklepy, restauracje punkty sprzedaży biletów gabinety prawnicze i lekarskie biura obywatelskie sale operacyjne, opatrunkowe czytelnie i wypożyczalnie w bibliotekach warsztaty pomieszczenia publiczne Foyers, sale wystawowe, klatki schodowe Czym różnią się te dwie grupy pomieszczeń? Pomieszczenia grupy A W przypadku tych pomieszczeń mamy do czynienia z konkretnymi wymaganiami Pomieszczenia grupy B W przypadku tych pomieszczeń określone są tylko zalecenia
Pomieszczenia grupy A Pomieszczenia grupy A zostały podzielone według sposobu ich wykorzystania (muzyka, mowa, sport 1 i sport 2). Znając objętość pomieszczenia można dla każdego typu pomieszczenia grupy A określić jego akustyczne wymagania w formie wymaganego czasu pogłosu Tsoll. Ten wymagany czas pogłosu musi zostać zapewniony poprzez zastosowanie odpowiedniej koncepcji akustycznej dla tego pomieszczenia. Czas pogłosu jest wielkością zależną od częstotliwości. W związku z tym norma DIN 18041 dla typów przeznaczenia mowa i muzyka podaje zakresy tolerancji, do osiągnięcia których należy dążyć. Muzyka: Mowa: = [0,45 lg(v) + 0,07] s = [0,37 lg(v) 0,14] s Nauka: = [0,32 lg(v) 0,17] s Podane wymagane czasy pogłosu obowiązują dla pełnych pomieszczeń (wyposażenie+osoby). W momencie, gdy pomieszczenia te są puste czas pogłosu powinien być na poziomie nie wyższym niż 0,2 s powyżej wartości wymaganej! częstotliwość Zakres tolerancji czasu pogłosu dla mowy w odniesieniu do częstotliwości Dla hal sportowych 2000 m 3 V 8500 m 3 obowiązuje zasada: Sport 1: = [1,27 lg(v) 2,49] s Hale sportowe i baseny bez trybun dla publiczności o typowym przeznaczeniu i/lub przeznaczone do prowadzenia zajęć lekcyjnych jedna grupa z jednym instruktorem (jednorodny komunikat słowny). Sport 2: = [0,95 lg(v) 1,74] s Hale sportowe i baseny bez trybun dla publiczności o typowym przeznaczeniu i/lub przeznaczone do prowadzenia zajęć dla kilku grup równocześnie (różne komunikaty słowne) częstotliwość Zakres tolerancji dla muzyki w odniesieniu do częstotliwości Zakres tolerancji dla sali lekcyjnej o objętości V=180m 3. Przykład: Chcemy obliczyć wymagany czas pogłosu Tsoll dla pomieszczenia o objętości 180m 3, które należy do grupy przeznaczenia nauka : Nauka: = [0,32 lg(v) 0,17] s = [0,32 lg(180 m 3 ) 0,17] s = 0,55 s W praktyce dopuszczalne są pewne odchylenia od wartości wymaganego czasu pogłosu. W zakresie częstotliwości od 250 Hz do 2000 Hz dopuszczalne jest odchylenie 20%. czas poglosu T [s] 1,0 0,8 0,6 0,4 0,2 0,0 125 250 500 1000 2000 4000 częstotliwość Frequency [Hz] [Hz] Recommended Zakres tolerancji reverberation czasu time range pogłosu for classroom dla sali with lekcyjnej a volume of 180m 3 m 3 Częstotliwość [Hz] 100 125 160 200 250 315 400 500 630 800 1000 1250 1600 2000 2500 3150 4000 5000, górne 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66 0,66, dolne 0,33 0,36 0,39 0,41 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,44 0,41 0,39 0,36 0,33
Pomieszczenia grupy B Dla pomieszczeń grupy B norma DIN 18041 określa tylko zalecenia, które powinny umożliwić dopasowaną do pomieszczenia właściwą komunikację słowną na niewielkim dystansie Zastosowanie odpowiednich rozwiązań z zakresu absorpcji dźwięku pozwoli obniżyć poziom hałasu i czas pogłosu w pomieszczeniu. Utrzymanie wymaganego czasu pogłosu nie jest jednak tutaj, zgodnie z normą DIN 18041, wymagane! Poniższa tabela powinna pomóc projektantom pomieszczeń z grupy B w określeniu środków, jakie należy podjąć dla poprawy akustyki tych pomieszczeń. Jeśli znane jest nam pomieszczenie, którego akustykę chcemy zoptymalizować, wówczas możemy z tabeli, odpowiednio do szacowanego stopnia absorpcji dźwięku odczytać wskaźnik liczbowy, który pozwoli określić procentowo, jaka część sufitu, czy ścian powinna zostać zapełniona produktami absorbującymi dźwięk. Typ pomieszczenia Call-Center lub podobne o dużym natężeniu komunikacyjnym, fabryki, punkty sprzedaży biletów i obsługi klientów w bankach Biura dla jednej, kilku osób lub duże biura wyposażone w urządzenia biurowe, gabinety lekarskie I adwokackie, sale operacyjne Orientacyjne dane dotyczące powierzchni sufitu i ścian, jaką należy pokryć absorberami jako iloczyn powierzchni podłogi pomieszczenia i typowej wysokości pomieszczenia 2,50 m przy zastosowaniu absorberów o α w 1,00 0,95 0,90 0,85 0,80 0,75 0,70 0,65 0,60 0,55 0,50 0,45 0,40 0,35 0,90 0,90 1,0 1,1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 1,6 1,8 2,0 0,70 0,70 0,80 0,80 0,90 0,90 1,0 1,1 1,2 1,3 1,4 1,6 1,8 2,0 Restauracje, jadalnie o powierzchni powyżej 50m 2 0,50 0,50 0,60 0,60 0,60 0,70 0,70 0,80 0,80 0,90 1,0 1,1 1,3 1,4 Klatki schodowe, hole wejściowe, sale wystawowe, korytarze I korytarze o silnym natężeniu ruchu 0,20 0,20 0,20 0,20 0,30 0,30 0,30 0,30 0,30 0,40 0,40 0,40 0,50 0,60 Przykłady: Typ pomieszczenia: duże biuro (kolumna 1, wiersz 2) Typ pomieszczenia: duże biuro (kolumna 1, wiersz 2) propozycja 1: chcemy zastosować produkt o stopniu absorpcji dźwięku α w = 0,50 ew. (50 %) propozycja 2: chcemy zastosować produkt o stopniu absorpcji dźwięku α w = 0,70 ew. (70 %) ocena 1: z tabeli odczytujemy wskaźnik liczbowy 1,4 W przypadku produktu, dla którego α w = 0,50 należy ok. 140 % powierzchni sufitów i ścian wyłożyć elementami absorbującymi dźwięk ocena 2: z tabeli odczytujemy wskaźnik liczbowy 1,0 W przypadku produktu, dla którego α w = 0,70 należy ok.100% powierzchni sufitów i ścian wyłożyć elementami absorbującymi dźwięk przykład nierealny przykład realny
Akustyka budynków Akustyka budowlana to jedna z dziedzin akustyki. Bada ona, jak istniejące warunki budowlane wpływają na przenoszenie się dźwięku między poszczególnymi pomieszczeniami budynku. Zadania stawiane sufitom OWAcoustic w zakresie poprawy warunków akustycznych w budynku: poprawa izolacyjności akustycznej R w - stropów masywnych - stropów na belkach drewnianych - lekkich konstrukcji dachowych poprawa izolacyjności akustycznej D n,c,w między sąsiednimi pomieszczeniami redukcja odgłosów dochodzących z przestrzeni międzystropowej Dźwięk ma tę właściwość, że szuka zawsze najłatwiejszej drogi przedostania się z punktu A do punktu B. Najczęściej jest to ta droga, która stawia mu najmniejszy opór. Z tego powodu także w akustyce budynku należy spojrzeć globalnie na zadania, które mają spełnić poszczególne elementy budynku, w przeciwnym razie nie ma pewności, że podjęte działania przyniosą żądany efekt optymalizacji. Boczne drogi przedostawania się dźwięku i różne typy stropów stropy masywne stropy na belkach drewnianych Izolacyjność akustyczna sufitów Chodzi tutaj przede wszystkim o to, aby energia dźwięku z jednego pomieszczenia nie przedostawała się do pomieszczeń położonych powyżej lub poniżej. Rozprzestrzeniający się w pomieszczeniu dźwięk szuka zawsze możliwości przedostawania się bocznymi drogami (ściany, sufity, podłogi i drzwi), przy czym właściwości izolacyjne elementów budowlanych pozwalają na to w większym lub mniejszym stopniu. Jeśli chcemy poprawić izolacyjność akustyczną stropu (strop żelbetowy, strop na belkach drewnianych itd.) możemy to zrobić, stosując sufit podwieszany OWAcoustic. Strop podwieszany działa jako dodatkowa bariera pod stropem. Badania laboratoryjne przeprowadzone w Instytucie Fizyki Budowlanej Fraunhof w Stuttgarcie (IBP) wykazały, przy różnych drogach przedostawania się dźwięku, w połączeniu ze stropem żelbetowym o gr. 140mm następującą poprawę w zakresie przenoszenia się dźwięku przy zastosowaniu różnych typów sufitów OWAcoustic ΔRw. Sytuacja wyjściowa Warianty badania pomieszczenie, w którym generowano dźwięk pomieszczenie odbierające dźwięk strop żelbetowy o gr. 140mm bez sufitu podwieszanego. W tym laboratorium przenoszenie dźwięku odbywa się przez sufit, ponieważ przedostawanie się dźwięku przez ściany zostało zablokowane poprzez zastosowanie przegrody z płyt gips.kart. Oszacowana izolacyjność akustyczna R w Oszacowany zgodnie z normą poziom hałasu wywołanego przez kroki L n,w 56 db 78 db
Warianty badania Warianty badania Warianty badania Oszacowana izolacyjność akustycznwa R w Oszacowany zgodnie z normą poziom hałasu wywołanego przez kroki L n,w Warianty badania Oszacowana izolacyjność akustycznwa R w Oszacowany z godnie z normą poziom hałasu wywołanego przez kroki L n,w System z konstrukcją widoczną S3, wym. 625x625mm, gr. 15mm OWAcoustic premium wzór Sternbild wysokość podwiesz. H=300mm wieszaki nr 12/3/2 bez dodatk. warstwy wełny mineralnej 65 db 62 db System z konstrukcją widoczną S3, wym. 625x625mm, gr. 33mm OWAcoustic janus wzór Sternbild wysokość podwiesz. H=300mm wieszaki sprężynowe firmy Kimmel z dodatk. warstwą wełny miner. gr. 80mm 70 db db System z konstrukcją widoczną S3, wym. 625x625mm, gr. 15mm OWAcoustic premium wzór Sternbild wysokość podwiesz. H=300mm wieszaki nr 12/3/2 z dodatk. warstwą wełny miner. gr. 80mm 68 db 61 db System z konstrukcją widoczną S3, wym. 625x625mm, gr. 33mm OWAcoustic janus, wzór Sternbild wysokość podwiesz. H=300mm wieszaki sprężynowe firmy Kimmel, bez dodatk. warstwy wełny mineralnej 65 db db Izolacyjność akustyczna między sąsiadującymi pomieszczeniami Szkic: W wielu budynkach ściany działowe między sąsiadującymi pomieszczeniami nie sięgają do stropu zasadniczego, lecz do poziomu sufitu podwieszanego. Takie rozwiązanie pozwala w razie potrzeby w prosty sposób, poprzez przestawienie ścian działowych, zmienić układ pomieszczeń, dostosowując je do nowego przeznaczenia. Przy takiej konstrukcji pomieszczeń należy szczególną uwagę zwrócić na przenoszenie dźwięku przez przestrzeń międzystropową. Jeśli nie zaprojektujemy odpoiwednio, pełniącego akustyczną funkcję, sufitu podwieszanego, wówczas w krótkim czasie może dojść do akustycznego spięcia pomiędzy sąsiadującymi ze sobą pomieszczeniami. Przestrzeń międzystropowa biuro 1 biuro 2 Izolacyjność akustyczna między pomieszczeniami określana jest przez wszystkie, biorące udział w przenoszeniu dźwięku, elementy budowlane. Wymienić tu należy ściany i sufity jako oddzielające elementy budowlane, jak również boczne drogi przedostawania się dźwięku przez szyby, kanały wentylacyjne, czy fugi dylatacyjne. Jeśli sufit podwieszany ma tutaj właściwie spełniać swoją funkcję musi posiadać dobre właściwości izolacyjności akustycznej.
Wartość izolacyjności akustycznej sufitów podwieszanych zależy od kilku parametrów D n,c,w Odgłosy z przestrzeni międzystropowej grubość płyty, np. płyta gr. 15mm i płyta Janus gr. 33mm wzór płyty, np. Harmony (D n,c,w = 31 db) i Schlicht (D n,c,w = 35 db) typ konstrukcji, np. system S3 z konstrukcją widoczną i system S1 system z konstrukcją krytą wysokość podwieszenia H warstwa wełny mineralnej na całej powierzchni lub jej części Całopowierzchniowa powłoka z wełny mineralnej pozwala poprawić izolacyjność akustyczną o 2 db na cm. Stosowana powłoka z wełny mineralnej powinna stanowić materiał izolacyjny zgodny z normą DIN 18165 część 1 i posiadać uzależniony od długości opór przepływu na poziomie 5 kns/m 4.. częściowa powłoka z wełny mineralnej w okolicy ścian działowych dodatkowe pokrycie farbą strony odwrotnej przegroda absorpcyjna nad ścianą działową Odgłosy z rur, z wentylacji, klimatyzacji i wszelkiego rodzaju instalacji, dobiegające z przestrzeni międzystropowej, mogą zostać w znaczny sposób zredukowane poprzez zastosowanie sufitów OWA. Izolacyjność akustyczna płyt OWAcoustic, zależnie od typu, wynosi 18 do 36 db. Montaż elementów dodatkowych: Montaż lamp, elementów wentylacyjnych i innych może w znacznym stopniu pogorszyć izolacyjność akustyczną sufitu podwieszanego. Należy pamiętać, aby przy montażu tych elementów wszystkie powstałe otwory, odpowiednio uszczelnić. klasa budowlana materiału płyty Porównanie różnych rozwiązań dla systemu S3 Nr. OWAcoustic wzór premium Elementy dodatkowe System Wys. podwieszenia H [mm] Izolacyjność akustyczna D n, c, w (db) 1 15 mm Futura S 3 710 31 db 2 15 mm Sternbild S 3 710 31 db 3 15 mm Futura wełna miner. 25 mm S 3 710 37 db 4 15 mm Futura płyta Schlicht gr.15 mm podwójna S 3 710 40 db 5 33 mm Cosmos 68/N S 3 750 47 db 6 15 mm Futura welna miner. gr.25 mm i płyta Schlicht gr. 15 mm S 3 710 49 db